JP2022111104A - 効率的な充電及び放電のための再構成可能なバッテリシステム - Google Patents

Abstract

【課題】再構成可能で効率的なバッテリシステム及びバッテリシステムを充電又は放電するための方法を提供する。
【解決手段】再構成可能なバッテリシステムは、再構成可能なバッテリセルアレイ１１２、コントローラ及びバススイッチ１１６を備える。バッテリセルアレイは、第１の放電モード、第２の放電モード及び充電モードにおいて動作する。バッテリセルアレイは、第２のバッテリ端子１１９と第１のバッテリ端子１１８との間のバッテリセルの少なくとも第１のコラム２０２として配置された複数のバッテリセルＢ_１１～Ｂ_４１及びバッテリセルの第１のコラム内の各バッテリセル間のスイッチＳ_１１～Ｓ_３１を含む。バススイッチＢＳ１は、第１のバッテリ端子においてバッテリセルアレイと信号通信し、第１のバッテリ端子を通常電圧バス１０６又は高電圧バス１０８の何れに電気接続するかを選択する。
【選択図】図２

Description

[0001] 本開示の分野は、広くは、バッテリシステムに関し、特に、効率的なバッテリシステムに関する。

[0002] 電気自動車、トラック、海洋輸送体、及び航空機などのような電気輸送体は、今日の社会においてより一般的になってきている。これらの輸送体の全ては、石油ベースの燃料補給プロセス時間に匹敵する迅速な充電時間を必要とするバッテリを含む。残念なことに、バッテリの充電の速度は、主として、バッテリ内の電荷輸送プロセス及び化学反応プロセス（すなわち、酸化‐還元）によって制限される。この制限を超える迅速な充電は、充電容量の低下やバッテリの熱劣化を引き起こす可能性がある過度の発熱をもたらす。

[0003] 更に、バッテリが放電するにしたがって、それらのバッテリ電圧は低下する。バッテリの放電容量の終わり近くでは、バッテリ電圧が、完全に充電された状態におけるその電圧の４０％まで低くなり得る。このより低い電圧では、バッテリ電流が、一定の電力負荷の下で大きくなる。この増加した電流は、バッテリ電圧が、より高いとき、及びバッテリの完全に充電された状態の近くにあるときに生成される熱と比較して、バッテリ及びバッテリに電気接続された任意の装備において過剰な熱を生成する。この増加した熱生成の悪影響は、例えば、エネルギーの損失（より低い効率）、増加したシステム冷却負荷（より多くの電力を消費する）、増加した装備定格電流（より重い）、及び加速される装備劣化（短い寿命）を含む。したがって、このような課題に対処するシステム及び方法が必要とされている。

[0004] 再構成可能なバッテリシステムが開示される。再構成可能なバッテリシステムは、バッテリセルアレイ及びバススイッチを備える。バッテリセルアレイは、第１の放電モード、第２の放電モード、及び充電モードにおいて動作するように構成されている。バッテリセルアレイは、第２のバッテリ端子と第１のバッテリ端子との間のバッテリセルの少なくとも第１のコラムとして配置された複数のバッテリセル、及びバッテリセルの第１のコラム内の各バッテリセル間のスイッチを含む。第１のバッテリセル端子においてバッテリセルと信号通信するバススイッチが、第１のバッテリセル端子を通常電圧バス又は高電圧バスのいずれに電気接続するかを選択するように構成されている。バッテリセルアレイはまた、第２のバッテリセル端子と第１のバッテリセル端子との間のバッテリセルの複数のコラムとして配置された複数のバッテリセルも含み、スイッチは、バッテリセルの複数のコラムの各コラム内の各バッテリセル間にあってよい。

[0005] 動作の一実施例では、バッテリセルアレイが第１の放電モードで動作するように構成されているときに、第１のバッテリ端子を通常電圧バスに電気接続し、バッテリセルの第１のコラム内の各バッテリセルを、第１のバッテリ端子と第２のバッテリ端子との間の電気並列接続を形成する構成へと電気接続することを含む方法を、再構成可能なバッテリシステムが実行し得る、その場合、バッテリセルの第１のコラムの各バッテリセルは、第１のバッテリ端子と第２のバッテリ端子との間で並列である。該方法はまた、バッテリセルアレイが第２の放電モードで動作するように構成されているときに、第１のバッテリ端子を高電圧バスに電気接続し、バッテリセルの第１のコラム内の各バッテリセルを、第１のバッテリ端子と第２のバッテリ端子との間の電気直列接続を形成する構成へと電気接続することも含む。その場合、電気直列接続は、バッテリセルの第１のコラムの全てのバッテリセルを含む。更に、該方法はまた、バッテリセルアレイが充電モードで動作するように構成されているときに、第１のバッテリ端子を高電圧バスに電気接続し、バッテリセルの第１のコラム内の各バッテリセルを、第１のバッテリ端子と第２のバッテリ端子との間の電気直列接続を形成する構成へと電気接続することも含む。その場合、電気直列接続は、バッテリセルの第１のコラムの全てのバッテリセルを含む。

[0006] 本発明の他のデバイス、装置、システム、方法、特徴、及び利点は、下記の図面及び詳細な説明を精査することにより当業者に明らかであるか、又は明らかになる。こうした付加的なシステム、方法、特徴、及び利点は全てこの説明中に含まれ、本開示の範囲内であり且つ添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図されている。

[0007] 本発明は、下記の図面を参照することにより、より深く理解することができる。図面における構成要素は必ずしも正確な縮尺で描かれておらず、むしろ本発明の原理を示すことに重点が置かれている。図面において、同様の参照番号は、異なる図面を通して対応する部品を指すものである。

[0008] 本開示による再構成可能なバッテリシステムの一実施態様の一実施例のシステムブロック図である。 [0009] 本開示による再構成可能なバッテリシステムのバッテリセルアレイの一実施態様の一実施例のシステムブロック図である。 [0010] 本開示による、第１の放電モードにある、再構成可能なバッテリシステムのバッテリセルアレイの一実施態様の一実施例のシステムブロック図である。 [0011] 本開示による、充電モードにある、再構成可能なバッテリシステムのバッテリセルアレイの一実施態様の一実施例のシステムブロック図である。 [0012] 本開示による、第２の放電モードにある、再構成可能なバッテリシステムのバッテリセルアレイの一実施態様の一実施例のシステムブロック図である。 [0013] 本開示による再構成可能なバッテリシステムの動作の方法の一実施態様の一実施例のフローチャートである。 [0014] 本開示による再構成可能なバッテリシステムの動作の別の方法の一実施態様の一実施例のフローチャートである。

[0015] 再構成可能なバッテリシステムが開示される。再構成可能なバッテリシステムは、バッテリセルアレイ及びバススイッチを備える。バッテリセルアレイは、第１の放電モード、第２の放電モード、及び充電モードにおいて動作するように構成されている。バッテリセルアレイは、第２のバッテリ端子と第１のバッテリ端子との間のバッテリセルの少なくとも第１のコラムとして配置された複数のバッテリセル（１）、及びバッテリセルの第１のコラム内の各バッテリセル間のスイッチ（２）を含む。バススイッチは、第１のバッテリセル端子においてバッテリセルと信号通信し、第１のバッテリセル端子を通常電圧バス又は高電圧バスのいずれに電気接続するかを選択するように構成されている。バッテリセルアレイはまた、第２のバッテリセル端子と第１のバッテリセル端子との間のバッテリセルの複数のコラムとして配置された複数のバッテリセルも含み、スイッチは、バッテリセルの複数のコラムの各コラム内の各バッテリセル間にあってよい。

[0016] 動作の一実施例では、バッテリセルアレイが第１の放電モードで動作するように構成されているときに、第１のバッテリ端子を通常電圧バスに電気接続し、バッテリセルの第１のコラム内の各バッテリセルを、第１のバッテリ端子と第２のバッテリ端子との間の電気並列接続を形成する構成へと電気接続することを含む方法を、再構成可能なバッテリシステムが実行し得る。その場合、バッテリセルの第１のコラムの各バッテリセルは、第１のバッテリ端子と第２のバッテリ端子との間で並列である。該方法はまた、バッテリセルアレイが第２の放電モードで動作するように構成されているときに、第１のバッテリ端子を高電圧バスに電気接続し、バッテリセルの第１のコラム内の各バッテリセルを、第１のバッテリ端子と第２のバッテリ端子との間の電気直列接続を形成する構成へと電気接続することも含む。その場合、電気直列接続は、バッテリセルの第１のコラムの全てのバッテリセルを含む。更に、該方法はまた、バッテリセルアレイが充電モードで動作するように構成されているときに、第１のバッテリ端子を高電圧バスに電気接続し、バッテリセルの第１のコラム内の各バッテリセルを、第１のバッテリ端子と第２のバッテリ端子との間の電気直列接続を形成する構成へと電気接続することも含む。その場合、電気直列接続は、バッテリセルの第１のコラムの全てのバッテリセルを含む。

[0017] 図１では、本開示による再構成可能なバッテリシステム１００の一実施態様の一実施例のシステムブロック図が示されている。再構成可能なバッテリシステム１００は、例えば、電気輸送体１０１の部分であってよい。再構成可能なバッテリシステム１００は、通常電圧バス１０６、負荷バス１０８、高電圧バス１１０、及び負極バス１１１を含む複数の電気接続を介して、電気輸送体負荷（概して単に「負荷」と称される）１０２及び充電ステーション１０４と信号通信するように構成されている。再構成可能なバッテリシステム１００は、バッテリセルアレイ１１２、コントローラ１１４、及びバススイッチ１１６を含み得る。コントローラ１１４は、バッテリセルアレイ１１２及びバススイッチ１１６と信号通信する。バススイッチ１１６はまた、第１のバッテリ端子１１８、第２のバッテリ端子１１９、通常電圧バス１０６、負荷バス１０８、高電圧バス１１０、及び負極バス１１１を介して、それぞれ、バッテリセルアレイ１１２、負荷１０２、及び充電ステーション１０４と信号通信する。この実施例では、第１のバッテリ端子１１８が、正極端子であってよく、第２のバッテリ端子１１９が、負極端子であってよい。

[0018] この実施例では、負荷１０２が、再構成可能なバッテリシステム１００に対する電気負荷として作用するデバイスである。電気輸送体１０１の例には、電気自動車又はハイブリッドカー、トラック、オートバイ、航空機、船舶などが含まれ得る。したがって、負荷１０２の例には、例えば、１以上の電気モータドライブ又は他の電気負荷が含まれ得る。更に、輸送体の代わりに、負荷１０２は、電力を利用し、急速充電及び高効率放電バッテリシステムを必要とする輸送体ではないデバイスで代替されてよい。この種類の輸送体ではないデバイスの例には、例えば、建造物及び／若しくは住居のソーラーパワーシステム、又は携帯可能な電気負荷及び／若しくは電子負荷が含まれ得る。充電ステーション１０４は、電力供給源、例えば、電気自動車用の急速充電器などの電気輸送体用の充電ステーション、建造部及び／若しくは住居のソーラーシステム、又は他の同様な電力供給デバイスであってよい。更に、充電ステーション１０４はまた、例えば、航空機システムの搭載されたステーション又はDCバスであってもよい。

[0019] バッテリセルアレイ１１２は、複数のバッテリセル、及び複数のバッテリセルのうちの少なくとも２つのバッテリセルの間の少なくとも１つのスイッチを含む。その場合、複数のバッテリセルは、バッテリセルの少なくとも第１のコラムの中に配置される。一般に、バッテリセルアレイは、バッテリセルの１つのコラム又はバッテリセルの複数のコラム内に配置された二（２）×Ｎ×Ｍ個のバッテリセルを含む。ここで、Ｎは、バッテリセルの複数のコラムの各コラム内のバッテリセルの数であり、Ｍは、バッテリセルのコラムの数である。この実施例では、ＮとＭとの両方が、少なくとも１つに等しい。それによって、最も小さいバッテリセルアレイ１１２は、バッテリセルの２×１のアレイである。

[0020] したがって、バッテリセルアレイ１２２は、各バッテリセル間の又はバッテリセルの群の間の少なくとも１つのスイッチを有する複数のバッテリセルを含む。一実施例として、スイッチが各バッテリセル間にある状況では、バッテリセルアレイ１１２が、バッテリセルの２×１のアレイとして構成される場合、バッテリセルアレイ１１２は、バッテリセルの単一のコラムとして配置された２つのバッテリセル間に単一のスイッチを含む。代わりに、バッテリセルアレイ１１２が、バッテリセルの４×１のアレイとして構成される場合、バッテリセルアレイ１１２は、バッテリセルの単一コラム内の４つのバッテリセル間に３つのスイッチを有するバッテリセルの単一のコラムとして配置される。同様に、代わりに、バッテリセル１１２が、バッテリセルの２×３のアレイとして構成される場合、バッテリセルアレイ１１２は、バッテリセルの３つのコラムとして配置される。その場合、バッテリセルの各コラムは、コラム内に２つのバッテリセルを有する。この実施例では、バッテリセルの各コラムが、各コラム内の２つのバッテリセル間に単一のスイッチを有してよく、合計で３つのスイッチを有するバッテリセルアレイ１１２をもたらす（すなわち、バッテリセルの１つのコラム当たり１つ）。更に、代わりに、バッテリセルアレイ１１２が、バッテリセルの４×５のアレイとして構成される場合、バッテリセルアレイ１１２は、バッテリセルの５つのコラムとして配置される。その場合、バッテリセルの各コラムは、１つのコラム内に４つのバッテリセルを有する。この実施例では、バッテリセルの各コラムが、各コラム内の４つのバッテリセル間に３つのスイッチを有してよく、合計で十五（１５）個のスイッチを有するバッテリセルアレイ１１２をもたらす（すなわち、バッテリセルの１つのコラム当たり３つ）。

[0021] 代替的な一実施例では、少なくとも１つのスイッチがバッテリセルの群間にあり、同じ前述の説明が適用され得るが、代わりに個々のバッテリセルのアレイに適用される。バッテリセルアレイ１２２は、バッテリセルの個々の群のアレイを含み得る。その場合、バッテリセルの各群は、個々のバッテリセルよりも高い電圧を有し得る単一の組み合わされたバッテリセルとして作用する。本出願における例示及び説明を簡略化するために、「バッテリセル」という用語は、個々のバッテリセル（すなわち、単一のバッテリ）又は個々のバッテリセルモジュール（即ち、バッテリセルモジュール内に複数の単一のバッテリを含む単一の組み合わされたバッテリセルモジュール）のいずれかを表すために使用される。

[0022] この実施例では、バッテリセルアレイ１１２の少なくとも１つのスイッチ及びバススイッチ１１６が、例えば、電気、電気機械、又は機械スイッチであってよい。一実施例として、バススイッチは、バッテリセルアレイ１１２を通常電圧バス１０６又は高電圧バス１１０に接続するように構成された単極双投（SPDT）スイッチであってよい。更に、バッテリセルアレイ１１２内の各バッテリセル間の、バッテリセルアレイ１１２の各スイッチは、例えば、二極双投（DPDT）スイッチであってよい。

[0023] バッテリセルアレイ１１２が、第１の放電モード又は第２の放電モードのいずれかに構成されたときに、バススイッチ１１６は、バッテリセルアレイ１１２を通常電圧バス１０６に電気接続するように構成されている。この実施例では、第１の放電モードが、再構成可能なバッテリシステム１００が電力を標準的に負荷１０２に放電する動作のモードである。更に、第２の放電モードは、再構成可能なバッテリシステム１００が電力を高効率放電モードで放電する動作のモードである。

[0024] 具体的には、バススイッチ１１６が、近似的に同時に作用する第１のバススイッチBS1及び第２のバススイッチBS2を含む。放電する動作の一実施例では、第１のスイッチBS1が第１のバッテリ端子１１８を負荷１０２の通常電圧バス１０６に電気接続し、第２のスイッチBS2が第２のバッテリ端子１１９を負荷バス１０８に電気接続するときに、再構成可能なバッテリシステム１００が、電力を負荷１０２に伝達する。充電する動作の一実施例では、第１のスイッチBS1が第１のバッテリ端子１１８を充電ステーション１０４の高電圧バス１１０に電気接続し、第２のスイッチBS2が第２のバッテリ端子１１９を負極バス１１１に電気接続するときに、再構成可能なバッテリシステム１００が、電力を充電ステーション１０４から受け取る。

[0025] バッテリが放電し、それらのバッテリ電圧が減少し、バッテリの放電容量の終わりに近くなったとき、バッテリ電圧は、完全に充電された状態におけるその電圧の４０％にまで低くなり得ることが、当業者に理解されている。このより低い電圧では、電流が一定の電力負荷の下で大きくなり、この増加した電流は、バッテリの完全に充電された状態の近くにあるときに生成される熱と比較して、バッテリ及びバッテリに電気接続された任意の装備において過剰な熱を生成する。

[0026] この増加した発熱の悪影響は、例えば、より低いバッテリ効率をもたらすエネルギー損失、より電力の消費を必要とするシステム冷却のための増加した需要、増加した装備定格電流、及び装備の寿命を短くする加速された装備劣化をもたらす。再構成可能なバッテリシステム１００は、バッテリセルアレイが所定値の上の充電状態のレベルを有するときの通常放電モードから、バッテリセルアレイが所定値の下の充電状態のレベルを有するときの高効率放電モードへ、放電動作を切り替えることによって、これらの問題に対処する。

[0027] 高効率放電モードは、バッテリセルアレイ１１２が、同じ負荷（すなわち、負荷１０２）に対して充電状態のより低いレベルで放電しながら、より高い電圧及び対応するより低い電流を生成することをもたらす。これは、バッテリセルアレイ１１２が所定値の下の充電状態のレベルを有するときに、対応して任意の更なる熱を生成することなしに、負荷１０２に供給される同じ電力量を生成する。

[0028] この実施例では、バッテリセルアレイ１１２が、第１の放電モード（すなわち、通常放電モード）で構成されているときに、バッテリセルアレイ１１２内の各バッテリセル間のスイッチが、バッテリセルの第１のコラム内の各バッテリセルを、第１のバッテリ端子と第２のバッテリ端子との間の電気並列接続を形成する構成へと電気接続するように構成されている。この構成では、バッテリセルの第１のコラムの各バッテリセルが、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間で並列である。更に、バッテリセルの複数のコラムが存在する場合、バッテリセルのコラムの各々の各バッテリセルはまた、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間で並列である。

[0029] 代わりに、バッテリセルアレイ１１２が第２の放電モード（すなわち、高効率モード）で構成されているときに、各バッテリセル間のスイッチは、バッテリセルの第１のコラム内の各バッテリセルを、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間の電気直列接続を形成する構成へと電気接続するように構成されている。この構成では、電気直列接続が、バッテリセルの第１のコラムの全てのバッテリセルを含む。更に、バッテリセルの複数のコラムが存在する場合、バッテリセルのコラムの各々の各バッテリセルはまた、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間で直列である。

[0030] この実施例では、再構成可能なバッテリシステム１００が、充電モードで動作するように構成されるときに、バススイッチ１１６が、バッテリセルアレイ１１２の第１のバッテリ端子１１８を高電圧バス１１０に電気接続するように構成されている。バッテリセルアレイ１１２が充電モードにあるように構成されているときに、第２の放電モードにおけるバッテリセルアレイ１１２の構成と同様に、各バッテリセル間のスイッチは、バッテリセルの第１のコラム内の各バッテリセルを、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間の電気直列接続を形成する構成へと電気接続するように構成されている。電気直列接続は、バッテリセルの第１のコラムの全てのバッテリセルを含む。更に、バッテリセルの複数のコラムが存在する場合、バッテリセルのコラムの各々の各バッテリセルはまた、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間で直列である。

[0031] 充電モード構成では、各個々のバッテリセルが個々のバッテリセルの定格電圧で個別に充電される場合にバッテリセルのコラムが標準的に可能であり得るよりも高い電圧（すなわち、高い電圧値）で充電されることを可能にするように、バッテリセルアレイ１１２が構成されている。直列に電気接続された複数のバッテリセルの両端子間の電圧は、各バッテリセルの個々の電圧の組み合わせの合計電圧と等しいことが、当業者には理解される。例えば、４つのバッテリセルが直列に電気接続され、各バッテリセルが５ボルトの電圧を有する場合、直列のバッテリセルの組み合わせによって生成される合計電圧は２０ボルトである。結果として、バッテリセルアレイ１１２は、個々のバッテリセルの定格電圧よりも高い電圧で充電されることが可能である。電力は電圧×電流に等しいので、充電ステーション１０４からバッテリセルアレイ１１２に供給されるより高い電圧及びより低い電流値で、同じ量の電力がバッテリセルアレイ１１２に供給され得る（すなわち、充電される）。同じ量の電力に対して電流はより低いので、バッテリセルアレイ１１２は、より高い効率で充電され得る。というのも、より低い電流は発熱量が低いからである。これはまた、バッテリセルアレイ１１２が、従来のアプローチによって必要とされる時間よりも少ない時間で（すなわち、より速く）充電されることももたらす。充電ステーションの同じ利用可能な充電電流制限が適用されると想定されるからである。この実施例では、バッテリセルのコラムの中に配置されるバッテリセルの数が、バッテリセルアレイ１１２を効率的に且つ迅速に充電するために利用され得る最大充電電圧と直接的に関連する。この技法を利用すると、バッテリセルアレイ１１２は、個々のバッテリセルの定格電圧の２倍、４倍、６倍、８倍などで充電するように構成され得る。一般に、充電電圧は、バッテリセルのコラム内のバッテリセルの数の２倍だけ高められ得る。この技法はまた、バッテリセルアレイ１１２がより高い電力の量で充電されることも可能にする。というのも、この構成は、個々のバッテリセルの定格電圧よりも高い電圧を利用しながら、通常の充電プロセスで利用されるのと同じ電流の量の使用を可能にするからである。

[0032] この実施例では、コントローラ１１４が、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ASIC）、プログラマブルゲートアレイ（PGA）、論理回路、又は他の同様なデバイスなどの、任意の種類の制御デバイスであってよい。コントローラ１１４は、バッテリセルアレイ１１２内の各バッテリセル間の少なくとも１つのスイッチ、及びバススイッチ１１６と信号通信する。コントローラ１１４は、第１の放電モード、第２の放電モード、又は充電モードにあるバッテリセルアレイ１１２の動作に基づいて、各バッテリセル間のスイッチ、及びバススイッチ１１６を制御するように構成され得る。コントローラ１１４はまた、バッテリセルアレイ１１２内の充電状態のレベルを決定し、バッテリセルアレイ１１２内の充電状態のレベルに応じて、第１の放電モード又は第２の放電モードを選択するようにも構成され得る。

[0033] コントローラ１１４はまた、スイッチコントローラ（図示せず）、バッテリシステムコントローラ（図示せず）、及び輸送体コントローラ（図示せず）を含む、制御システムとしても構成され得る。これらのコントローラは、分離したデバイス、モジュール、或いはコントローラ１１４の構成要素若しくはサブ構成要素又はモジュールであってよい。一般に、第１のスイッチBS1、第２のスイッチBS2、及びバッテリセルアレイ１１２内のスイッチは、バッテリシステムコントローラのコントローラであるスイッチコントローラによって制御される。バッテリシステムコントローラは、輸送体コントローラ、及び再構成可能なバッテリシステム１００内の又はそれに関連付けられた他のセンサから命令信号を受信し得る。一実施例として、バッテリシステムコントローラは、再構成可能なバッテリシステム１００、電気輸送体１０１、並びに負荷１０２に関連する、電圧、電流、充電状態、温度、圧力、及び他の情報を含む、命令信号を受信し得る。

[0034] 当業者には当然のことであるが、再構成可能なバッテリシステム１００の、或いはそれに関連付けられた回路、構成要素、モジュール、及び／又は装置は互いに信号通信すると説明したが、信号通信は、回路、構成要素、モジュール、及び／又は装置間での任意の種類の通信及び／又は接続を指し、これにより、回路、構成要素、モジュール、及び／又は装置が別の回路、構成要素、モジュール、及び／又は装置と信号及び／又は情報を送受信することが可能になる。通信及び／又は接続は、１つの回路、構成要素、モジュール、及び／又はデバイスから別の回路、構成要素、モジュール、及び／又はデバイスへ信号及び／又は情報を送ることを可能にする回路、構成要素、モジュール、及び／又はデバイス間の任意の信号経路に沿ったものであってよく、これには無線又は有線信号経路が含まれる。信号経路は、例えば、導線、電磁導波管、ケーブル、取り付けられた及び／又は電磁的に若しくは機械的に結合された端子、半導体又は誘電体材料又はデバイス、或いは他の同様の物理的接続又は結合などの、物理的なものであってよい。更に、信号経路は、直接的な電磁接続を通さない様々なデジタル形式で、通信情報が１つの回路、構成要素、モジュール、及び／又は装置から別の回路、構成要素、モジュール、及び／又は装置へ送られる、デジタル構成要素を通る、自由空間（電磁伝播の場合）又は情報経路などの非物理的なものであってよい。

[0035] 図２では、本開示による再構成可能なバッテリシステム１００のバッテリセルアレイ２００の一実施態様の一実施例のシステムブロック図が示されている。この実施例では、バッテリセルアレイ２００が、バススイッチ１１６と信号通信する。その場合、バススイッチ１１６は、通常電圧バス１０６と高電圧バス１１０との間で選択するように構成されている。バッテリセルアレイ２００は、第１のバッテリ端子１１８及び第２のバッテリ端子１１９を含む。この実施例では、バッテリセルアレイ２００が、バッテリセルの４×５のアレイとして構成されている。それは、二十（２０）個のバッテリセルＢ_１１、Ｂ_１２、Ｂ_１３、Ｂ_１４、Ｂ_１５、Ｂ_２１、Ｂ_２２、Ｂ_２３、Ｂ_２４、Ｂ_２５、Ｂ_３１、Ｂ_３２、Ｂ_３３、Ｂ_３４、Ｂ_３５、Ｂ_４１、Ｂ_４２、Ｂ_４３、Ｂ_４４、及びＢ_４５、並びに、十五（１５）個のスイッチＳ_１１、Ｓ_１２、Ｓ_１３、Ｓ_１４、Ｓ_１５、Ｓ_２１、Ｓ_２２、Ｓ_２３、Ｓ_２４、Ｓ_２５、Ｓ_３１、Ｓ_３２、Ｓ_３３、Ｓ_３４、及びＳ_３５を含む。その場合、各スイッチは、コラム内の隣接するバッテリセル間で電気接続されている。この実施例では、バッテリセルアレイ２００が、バッテリセルの五（５）つのコラムを含む。バッテリセルの第１のコラム２０２は、バッテリセルＢ_１１、Ｂ_２１、Ｂ_３１、及びＢ_４１、並びに、スイッチＳ_１１、Ｓ_２１、及びＳ_３１を含む。バッテリセルの第２のコラム２０４は、Ｂ_１２、Ｂ_２２、Ｂ_３２、及びＢ_４２、並びに、スイッチＳ_１２、Ｓ_２２、及びＳ_３２を含む。バッテリセルの第３のコラム２０６は、Ｂ_１３、Ｂ_２３、Ｂ_３３、及びＢ_４３、並びに、Ｓ_１３、Ｓ_２３、及びＳ_３３を含む。バッテリセルの第４のコラム２０８は、Ｂ_１４、Ｂ_２４、Ｂ_３４、及びＢ_４４、並びに、スイッチＳ_１４、Ｓ_２４、及びＳ_３４を含む。バッテリセルの第５のコラム２１０は、Ｂ_１５、Ｂ_２５、Ｂ_３５、及びＢ_４５、並びに、スイッチＳ_１５、Ｓ_２５、及びＳ_３５を含む。この実施例では、バッテリセルの全てのコラム２０２、２０４、２０６、２０８、及び２１０が、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間で電気接続されている。前述したように、各バッテリセルＢ_１１、Ｂ_１２、Ｂ_１３、Ｂ_１４、Ｂ_１５、Ｂ_２１、Ｂ_２２、Ｂ_２３、Ｂ_２４、Ｂ_２５、Ｂ_３１、Ｂ_３２、Ｂ_３３、Ｂ_３４、Ｂ_３５、Ｂ_４１、Ｂ_４２、Ｂ_４３、Ｂ_４４、及びＢ_４５は、個々のバッテリセル（すなわち、個々のバッテリ）であってよく、又はバッテリセルモジュール（すなわち、２つ以上のバッテリセルをモジュール内に含む、個々のバッテリセルモジュール）であってよい。

[0036] 図３Ａ～図３Ｃを参照すると、本開示による再構成可能なバッテリシステム１００の別のバッテリセルアレイ３００の一実施態様の一実施例のシステムブロック図が示されている。前述したように、バッテリセルアレイ３００は、任意の数のバッテリセル及びスイッチを含んでよい。その場合、一般に、バッテリセルアレイ３００は、バッテリセルの１つのコラム又はバッテリセルの複数のコラム内に配置された２×Ｎ×Ｍ個のバッテリセルを含む。ここで、Ｎは、バッテリセルの複数のコラムの各コラム内のバッテリセルの数であり、Ｍは、バッテリセルのコラムの数である。ＮとＭとの両方が、少なくとも一（１）つに等しい。それによって、最も小さいバッテリセルアレイ１１２は、バッテリセルの２×１のアレイである。この実施例では、例示を容易にするために、バッテリセルアレイ３００が、バッテリセルＢ_１１、Ｂ_２１、Ｂ_１２、Ｂ_２２、Ｂ_１３、及びＢ_２３、並びに、スイッチＳ_１、Ｓ_２、及びＳ_３を含む、バッテリセルの２×３のアレイである。バッテリセルＢ_１１及びＢ_２１並びにスイッチＳ_１は、バッテリセルの第１のコラム３０２内に配置され、バッテリセルＢ_１２及びＢ_２２並びにスイッチＳ_２は、バッテリセルの第２のコラム３０４内に配置され、バッテリセルＢ_１３及びＢ_２３並びにスイッチＳ_３は、バッテリセルの第３のコラム３０６内に配置されている。この実施例では、バススイッチ１１６が、SPDTスイッチであり、バッテリセルアレイ１１２の各スイッチＳ_１、Ｓ_２、及びＳ_３が、DPDTスイッチである。

[0037] 図３Ａでは、バッテリセルアレイ３００が、本開示による第１の放電モードにあるように構成されている。前述したように、第１の放電モードは、通常放電モードであってよい。その場合、バッテリセルアレイ３００は、第２のバッテリ端子１１９と第１のバッテリ端子１１８との両端間の電圧×バッテリセルアレイ３００によって生成される電流に等しい出力電力信号３０８を生成する。バススイッチ１１６が、第１のバッテリ端子１１８を第１のスイッチBS1を介して通常電圧バス１０６に電気接続し、第２のバッテリ端子１１９を第２のスイッチBS2を介して負荷バス１０８に電気接続するときに、この出力電力信号３０８は通常電圧バス１０６に送信される。次いで、出力電圧信号３０８は、負荷１０２に送信される。

[0038] 第１の放電モードでは、第１のコラム３０２内のバッテリセルＢ_１１とＢ_２１との間のスイッチＳ_１が、各バッテリセルＢ_１１とＢ_２１を、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間の電気並列接続を形成する構成へと電気接続するように構成されている。具体的には、第１のコラム３０２のバッテリセルＢ_１１とＢ_２１が、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間で互いに並列に構成されている。同様に、第２のコラム３０４内のバッテリセルＢ_１２とＢ_２２との間の第２のスイッチＳ_２は、各バッテリセルＢ_１２とＢ_２２を、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間の電気並列接続を形成する構成へと電気接続するように構成されている。更に、第３のコラム３０６内のバッテリセルＢ_１３とＢ_２３との間の第３のスイッチＳ_３は、各バッテリセルＢ_１３とＢ_２３を、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間の電気並列接続を形成する構成へと電気接続するように構成されている。

[0039] その結果、全てのバッテリセルＢ_１１、Ｂ_２１、Ｂ_１２、Ｂ_２２、Ｂ_１３、及びＢ_２３は、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間で並列に構成されている。この実施例では、通常電圧バス１０６における放電電圧が、個々のバッテリセルＢ_１１、Ｂ_２１、Ｂ_１２、Ｂ_２２、Ｂ_１３、及びＢ_２３の定格電圧と等しくなり得る。

[0040] 図３Ｂでは、バッテリセルアレイ３００が、本開示による充電モードにあるように構成されている。前述したように、充電モードは、バッテリセル３００がバッテリセルアレイ３００の個々のバッテリセルの定格電圧よりも高い電圧を利用して効率的且つ迅速に充電されることを可能にする、効率的な充電モードである。

[0041] 充電モードでは、バススイッチ１１６が、バッテリセルアレイ３００の第１のバッテリ端子１１８を高電圧バス１１０と電気接続するように構成されている。その場合、バッテリセルアレイ３００は、高電圧値で充電するように構成されている。具体的には、充電モードでは、バススイッチ１１６が、第１のバッテリ端子１１８を第１のスイッチBS1を介して高電圧バス１１０に電気接続し、第２のバッテリ端子１１９を第２のスイッチBS2を介して負極バス１１１に電気接続するときに、バッテリセルアレイ３００が、電力信号３１０を充電ステーション１０４から受信する。

[0042] この実施例では、第１のコラム３０２内のバッテリセルＢ_１１とＢ_２１との間の第１のスイッチＳ_１が、バッテリセルＢ_１１とＢ_２１を、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間で電気直列接続を形成する構成へと電気接続するように構成されている。同様に、第２のコラム３０４内のバッテリセルＢ_１２とＢ_２２との間の第２のスイッチＳ_２は、各バッテリセルＢ_１２とＢ_２２を、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間の電気直列接続を形成する構成へと電気接続するように構成されている。更に、第３のコラム３０６内のバッテリセルＢ_１３とＢ_２３との間の第３のスイッチＳ_３は、各バッテリセルＢ_１３とＢ_２３を、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間の電気直列接続を形成する構成へと電気接続するように構成されている。

[0043] その結果、コラムの全てのバッテリセルは、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間で直列に構成されている。この実施例では、高電圧バス１１０からの充電電圧が、個々のバッテリセルＢ_１１、Ｂ_２１、Ｂ_１２、Ｂ_２２、Ｂ_１３、及びＢ_２３の定格電圧の二倍であってよく、充電ステーション１０４が、より高い電圧充電電力信号３１０を使用して、同じ充電ステーションの電流制限において、従来の充電方法よりも短い時間でバッテリセルアレイ３００を充電することを可能にする。

[0044] 図３Ｃでは、バッテリセルアレイ３００が、本開示による第２の放電モードにあるように構成されている。前述したように、第２の放電モードは、高効率放電モードである。その場合、バッテリセルアレイ３００は、第２のバッテリ端子１１９と第１のバッテリ端子１１８との両端間の電圧×バッテリセルアレイ３００によって生成される電流と再び等しい、新しい出力電力信号３１２を生成する。その場合、バッテリセルアレイ３００が所定値の下の充電状態のレベルを有するときに、第２のバッテリ端子１１９と第１のバッテリ端子１１８との両端間の電圧は、図３Ａに関連して説明された電圧よりも高い。バススイッチ１１６が、第１のバッテリ端子１１８を通常電圧バス１０６に電気接続するときに、この新しい出力電力信号３１２は、通常電圧バス１０６に送信される。次いで、新しい出力電圧信号３１２は、負荷１０２に送信される。

[0045] 第１の放電モードのように、第２の放電モードでは、バススイッチ１１６が、バッテリセルアレイ３００の第１のバッテリ端子１１８を高電圧バス１１０と電気接続するように構成されている。その場合、バッテリセルアレイ３００は、高電圧値で充電するように構成されている。再び、バススイッチ１１６が、第１のバッテリ端子１１８を第１のスイッチBS1を介して通常電圧バス１０６に電気接続し、第２のバッテリ端子１１９を第２のスイッチBS2を介して負荷バス１０８に電気接続するときに、新しい出力電力信号３１２は通常電圧バス１０６に送信される。

[0046] 第１の充電モードと同様に、第１のコラム３０２内のバッテリセルＢ_１１とＢ_２１との間の第１のスイッチＳ_１が、バッテリセルＢ_１１とＢ_２１を、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間で電気直列接続を形成する構成へと電気接続するように構成されている。同様に、第２のコラム３０４内のバッテリセルＢ_１２とＢ_２２との間の第２のスイッチＳ_２は、各バッテリセルＢ_１２とＢ_２２を、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間の電気直列接続を形成する構成へと電気接続するように構成されている。更に、第３のコラム３０６内のバッテリセルＢ_１３とＢ_２３との間の第３のスイッチＳ_３は、各バッテリセルＢ_１３とＢ_２３を、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間の電気直列接続を形成する構成へと電気接続するように構成されている。

[0047] 再び、コラムの全てのバッテリセルは、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間で直列に構成されている。この実施例では、第１のバッテリ端子１１８からの出力電圧が、個々のバッテリセルＢ_１１、Ｂ_２１、Ｂ_１２、Ｂ_２２、Ｂ_１３、及びＢ_２３の利用可能な電圧の二倍であってよく、バッテリセルアレイ３００の充電状態のレベルが所定値の下に落ちたときに、バッテリセルアレイ３００が、比較的一定の新しい出力電力信号３１２を負荷１０２に供給することを可能にする。

[0048] これらの実施例では、バッテリセルアレイ３００の充電状態のレベルの所定値が、バッテリセルアレイ３００の完全に充電された状態の百分率閾値であってよい。この百分率閾値は、バッテリセル及び／又はバッテリセルアレイ３００の設計に基づいて予め規定されてよい。

[0049] これらの構成では、コントローラ１１４が、第１の放電モード、第２の放電モード、又は充電モードにあるバッテリセルアレイ３００の動作に基づいて、各コラムの隣接するバッテリセルの各対の間のスイッチ、及びバススイッチ１１６を制御するように構成されている。コントローラ１１４はまた、バッテリセルアレイ３００内の充電状態のレベルを決定し、バッテリセルアレイ３００内の充電状態のレベルに応じて、第１の放電モード又は第２の放電モードを選択するようにも構成されている。

[0050] 図４を参照すると、本開示による再構成可能なバッテリシステム１００の動作の方法４００の一実施態様の一実施例のフローチャートが示されている。方法４００は、バッテリセルアレイ１１２、２００、又は３００が、第１の放電モードで動作するように構成されているときに、第１のバッテリ端子１１８を通常電圧バス１０６と電気接続し（４０２）、近似的に同時に、バッテリセルの各コラム内の各バッテリセルを、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間の電気並列接続を形成する構成へと電気接続することによって開始する。その場合、バッテリセルの各コラムの各バッテリセルは、第１のバッテリ端子１１８と第２のバッテリ端子１１９との間で並列である。次いで、方法４００は、出力電力信号３０８を負荷１０２に送信し（４０４）、充電状態のレベルが所定値の下に落ちたかどうかを判定するために、バッテリセルアレイ１１２、２００、又は３００の充電状態のレベルをモニタする（判定ステップ４０６を介して）。充電状態のレベルが、所定値の下に落ちた場合、第２の放電モードを選択する（４０８）。次いで、方法４００は、新しい出力電力信号３１２を負荷１０２に送信する（４１０）。次いで、方法４００は、バッテリセルアレイ１１２、２００、又は３００が、充電を必要としているかどうかを判定する（判定ステップ４１２を介して）。バッテリセルアレイが１１２、２００、又は３００が、充電を必要としている場合、方法４００は、第１のバッテリ端子を高電圧バス１１０と電気接続し（４１４）、近似的に同時に、バッテリセルの第１のコラム内の各バッテリセルを、第１のバッテリ端子と第２のバッテリ端子との間の電気直列接続を形成する構成へと電気接続する。その場合、電気直列接続は、バッテリセルの第１のコラムの全てのバッテリセルを含む。再構成可能なバッテリシステム１００が、既に第２の放電モードにあり、第１のバッテリ端子１１８のみが、高電圧バス１１０に接続されていることは、当業者によって理解される。なぜならば、バッテリセルアレイ１１２、２００、又は３００のバッテリセルは、既に直列接続で構成されているからである。次いで、方法４００は、充電ステーション１０４から充電信号３１０を受信し（４１６）、バッテリセルアレイ１１２、２００、又は３００を充電する。次いで、方法４００はステップ４０２に戻り、該方法を繰り返す。

[0051] 判定ステップ４１２で、バッテリセルアレイ１１２、２００、又は３００が、充電を必要としない場合、方法４００は、ステップ４１０に戻り、新しい出力電力信号３１２を負荷１０２に送信することを継続し、方法４００を繰り返す。判定ステップ４０６で、充電状態のレベルが所定値の下に落ちない場合、方法４００は、ステップ４０４に戻り、出力電圧を電気負荷に伝達すること（４０４）を継続し、該方法を繰り返す。

[0052] 図５を参照すると、本開示による再構成可能なバッテリシステム１００の動作の別の方法５００の一実施態様の一実施例のフローチャートが示されている。方法５００は、データをコントローラ１１４にロードすること（５０２）によって開始する。ロードされるデータは、例えば、再構成可能なバッテリシステム１００の再構成を誘発するために利用される基準電圧（V_ref）、バッテリ電圧上限（V_UL）、バッテリ電圧下限（V_LL）、及び動作のモード（MODE）を含む。その場合、MODEは、バッテリセルアレイ１１２、２００、又は３００を充電するか又は放電するかを指定する。次いで、コントローラ１１４が、MODEが放電モードであるかどうかを判定する（判定ステップ５０４において）。MODEが放電モードである場合、コントローラ１１４は、再構成可能なバッテリシステム１００のバッテリセルアレイ１１２、２００、又は３００、及びバススイッチ１１６を、図３Ａで示された一実施例に関連して上述された第１の放電モードに設定する（５０６）。次いで、コントローラ１１４は、バッテリ電圧センサから測定されたバッテリ電圧（V_b）を受け取る（５０８）。バッテリ電圧センサは、再構成可能なバッテリシステム１００の部分であってよく、又はそれに関連付けられていてよい。次いで、コントローラ１１４は、V_bがV_ref以下であるかどうかを判定するために、V_bをV_refと比較する（判定ステップ５１０において）。V_bがV_refよりも大きい場合、コントローラ１１４は、再構成可能なバッテリシステム１００を第１の放電モードに維持することを継続し、該方法はステップ５０８に戻り、再びV_bが測定される。

[0053] 代わりにV_bがV_ref以下である場合、コントローラ１１４は、再構成可能なバッテリシステム１００のバッテリセルアレイ１１２、２００、又は３００、及びバススイッチ１１６を、図３Ｂで示された一実施例に関連して上述された、放電電圧を上昇させる第２の放電モードに設定する（５１２）。次いで、コントローラ１１４は、V_bがV_LL以下であるかどうかを判定するために、V_bをV_LLと比較する（判定ステップ５１４において）。V_LLはカットオフ電圧であり、V_bがV_LL以下である場合、コントローラ１１４は、バッテリセルアレイ１１２、２００、又は３００を放電することを停止し、該プロセスは終了する。

[0054] 代わりに、コントローラ１１４が、MODEが放電モードではないと判定した場合（判定ステップ５０４において）、コントローラ１１４は、再構成可能なバッテリシステム１００のバッテリセルアレイ１１２、２００、又は３００、及びバススイッチ１１６を、充電モードに設定する（５１６）。充電モードになると、コントローラは、バッテリ電圧センサからV_bを受信し（５１８）、V_bをV_ULと比較する（判定ステップ５２０において）。V_bがV_UL以下である場合、コントローラ１１４は、再構成可能なバッテリシステム１００のバッテリセルアレイ１１２、２００、又は３００、及びバススイッチ１１６を、図３Ｃで示された一実施例に関連して上述された高電圧充電に再構成する（５２２）。充電後、該方法は終了する。

[0055] 代わりに、コントローラ１１４が、V_bがV_ULよりも大きいと判定した場合（判定ステップ５２０において）、コントローラ１１４は、バッテリセルアレイ１１２、２００、又は３００の充電を停止し、該プロセスは終了する。

[0056] 本開示の範囲から逸脱しない限り、本開示の様々な態様又は詳細を変更することが可能であることを理解されよう。本開示は網羅的ではなく、開示内容を開示された形態に厳密に限定するものではない。さらに、上記の説明は単に例示を目的としているのに過ぎず、限定を目的とするものではない。修正や変更は、上述の説明を踏まえた上で可能であり、又は本開示を実行することによって実現し得る。特許請求の範囲及びその均等物が本開示の範囲を規定する。更に、本技法は、構造的特徴及び／又は方法論的行為に固有の言語で説明されてきたが、添付の特許請求の範囲で規定される主題は、必ずしも上記の特定の特徴又は行為に限定されないことを理解されたい。むしろ、特徴及び作用は、そのような技法の例示的な実施態様として説明されている。

[0057] 更に、「含む（includes／including）」、「有する（has）」、「包含する（contains）」という語、及びこれらの変化形が本明細書で使用される限りにおいて、かかる語は、「備える／含む（comprises）」という語と同様に、いかなる追加の又はその他の要素も排除しないオープントランジション方式の語として、包括的であることが意図されている。更に、とりわけ、「し得る（can）」、「し得る（could）」、「であってよい（might）」、又は「であってよい（may）」などのような条件付き言語は、特段の定めがない限り、文脈上、特定の例が特定の特徴、要素、及び／又はステップを含み、他の例がそれらを含まないことを示すと理解される。したがって、そのような条件付き言語は、概して、特徴、要素及び／又はステップが１以上の例に多少なりとも必要であることを意図するものではなく、若しくは１以上の実施例が、作成者の入力又は促進があろうがなかろうが、これらの特徴、要素、及び／又はステップが、任意の特定の例に含まれ、又は実行されるべきか否かを決定するためのロジックを必ずしも含むことを意図するものでもない。「X、Y、又はＺのうちの少なくとも１つ」というフレーズなどの接続語は、特段の定めがない限り、特定の項目、用語などが、Ｘ、Ｙ、又はＺのいずれか或いはそれらの組み合わせであると理解され得る。

Claims (20)

1. 第１の放電モード、第２の放電モード、及び充電モードにおいて動作するように構成されたバッテリセルアレイを備える、再構成可能なバッテリシステムであって、前記バッテリセルアレイは、
   第１のバッテリ端子と第２のバッテリ端子との間のバッテリセルの少なくとも第１のコラムとして配置された複数のバッテリセル、及び
   バッテリセルの前記第１のコラム内の各バッテリセル間のスイッチを含み、
   前記再構成可能なバッテリシステムは更に、
   前記第１のバッテリ端子において前記バッテリセルアレイと信号通信するバススイッチを備え、前記バススイッチは、前記第１のバッテリ端子を通常電圧バス又は高電圧バスのいずれに電気接続するかを選択するように構成されている、再構成可能なバッテリシステム。
2. 前記バススイッチは、単極双投（SPDT）スイッチである、請求項１に記載の再構成可能なバッテリシステム。
3. 各バッテリセル間の前記スイッチは、双極双投（DPDT）スイッチである、請求項１又は２に記載の再構成可能なバッテリシステム。
4. 各バッテリセル間の前記スイッチと前記バススイッチとに信号通信するコントローラを更に備え、
   前記コントローラは、
   前記第１の放電モード、前記第２の放電モード、又は前記充電モードにある前記バッテリセルアレイの前記動作に基づいて、各バッテリセル間の前記スイッチと前記バススイッチとを制御すること、
   前記バッテリセルアレイ内の充電状態のレベルを決定すること、及び
   前記バッテリセルアレイ内の前記充電状態の前記レベルに応じて、前記第１の放電モード又は前記第２の放電モードを選択すること、を実行するように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の再構成可能なバッテリシステム。
5. 前記バッテリセルアレイが、前記第１の放電モード又は前記第２の放電モードにあるように構成されているときに、前記バススイッチは、前記バッテリセルアレイを前記通常電圧バスに電気接続するように構成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の再構成可能なバッテリシステム。
6. 前記バッテリセルアレイが、前記第１の放電モードにあるように構成され、
   各バッテリセル間の前記スイッチが、バッテリセルの前記第１のコラム内の各バッテリセルを、前記第１のバッテリ端子と前記第２のバッテリ端子との間の電気並列接続を形成する構成へと電気接続する、請求項５に記載の再構成可能なバッテリシステム。
7. 前記バッテリセルアレイが、前記第２の放電モードにあるように構成され、
   各バッテリセル間の前記スイッチが、バッテリセルの前記第１のコラム内の各バッテリセルを、前記第１のバッテリ端子と前記第２のバッテリ端子との間の電気直列接続を形成する構成へと電気接続する、請求項５に記載の再構成可能なバッテリシステム。
8. 前記バッテリセルアレイが、高電圧値で充電するように構成されているときに、前記バススイッチは、前記バッテリセルアレイを前記高電圧バスと電気接続するように構成されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の再構成可能なバッテリシステム。
9. 各バッテリセル間の前記スイッチが、バッテリセルの前記第１のコラム内の各バッテリセルを、前記第１のバッテリ端子と前記第２のバッテリ端子との間の電気直列接続を形成する構成へと電気接続する、請求項８に記載の再構成可能なバッテリシステム。
10. 第１の放電モード、第２の放電モード、及び充電モードにおいて動作するように構成されたバッテリセルアレイを備える、再構成可能なバッテリシステムであって、前記バッテリセルアレイは、
    第２のバッテリ端子と第１のバッテリ端子との間のバッテリセルの複数のコラムとして配置された複数のバッテリセル、及び
    バッテリセルの前記複数のコラムの各コラム内の各バッテリセル間のスイッチを含み、
    前記再構成可能なバッテリシステムは更に、
    前記第１のバッテリ端子において前記バッテリセルアレイと信号通信するバススイッチを備え、前記バススイッチは、前記第１のバッテリ端子を通常電圧バス又は高電圧バスのいずれに電気接続するかを選択するように構成されている、再構成可能なバッテリシステム。
11. 前記バッテリセルアレイは、２×Ｎ×Ｍ個のバッテリセルを含み、
    Ｎは、バッテリセルの前記複数のコラムの各コラム内のバッテリセルの数であり、
    Ｍは、バッテリセルのコラムの数である、請求項１０に記載の再構成可能なバッテリシステム。
12. 各バッテリセル間の前記スイッチと前記バススイッチとに信号通信するコントローラを更に備え、前記コントローラは、前記第１の放電モード、前記第２の放電モード、又は前記充電モードにある前記バッテリセルアレイの前記動作に基づいて、各バッテリセル間の前記スイッチと前記バススイッチとを制御するように構成されている、請求項１０又は１１に記載の再構成可能なバッテリシステム。
13. 前記バッテリセルアレイが、前記第１の放電モード又は前記第２の放電モードにあるように構成されているときに、前記バススイッチは、前記バッテリセルアレイを前記通常電圧バスに電気接続するように構成されている、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の再構成可能なバッテリシステム。
14. 前記バッテリセルアレイが、前記第１の放電モードにあるように構成され、
    各バッテリセル間の前記スイッチが、バッテリセルの前記複数のコラムの各コラム内の各バッテリセルを、前記第１のバッテリ端子と前記第２のバッテリ端子との間の電気並列接続を形成する構成へと電気接続する、請求項１３に記載の再構成可能なバッテリシステム。
15. 前記バッテリセルアレイが、前記第２の放電モードにあるように構成され、
    各バッテリセル間の前記スイッチが、バッテリセルの前記複数のコラムの各コラム内の各バッテリセルを、前記第１のバッテリ端子と前記第２のバッテリ端子との間の複数の電気直列接続を形成する構成へと電気接続する、請求項１３に記載の再構成可能なバッテリシステム。
16. 前記バッテリセルアレイが、高電圧値で充電するように構成されているときに、前記バススイッチは、前記バッテリセルアレイを前記高電圧バスと電気接続するように構成されている、請求項１０から１５のいずれか一項に記載の再構成可能なバッテリシステム。
17. 各バッテリセル間の前記スイッチが、バッテリセルの前記複数のコラムの各コラム内の各バッテリセルを、前記第１のバッテリ端子と前記第２のバッテリ端子との間の複数の電気直列接続を形成する構成へと電気接続する、請求項１６に記載の再構成可能なバッテリシステム。
18. 第１の放電モード、第２の放電モード、又は充電モードで動作するように構成されたバッテリセルアレイを有する、再構成可能なバッテリシステムを充電又は放電するための方法であって、前記バッテリセルアレイは、第１のバッテリ端子と第２のバッテリ端子との間のバッテリセルの少なくとも第１のコラムとして配置された複数のバッテリセルを有し、前記方法は、
    前記バッテリセルアレイが、前記第１の放電モードで動作するように構成されているときに、前記第１のバッテリ端子を通常電圧バスに電気接続し、バッテリセルの前記第１のコラム内の各バッテリセルを、前記第１のバッテリ端子と前記第２のバッテリ端子との間の電気並列接続を形成する構成へと電気接続することであって、バッテリセルの前記第１のコラムの各バッテリセルは、前記第１のバッテリ端子と前記第２のバッテリ端子との間で並列である、電気並列接続を形成する構成へと電気接続すること、
    前記バッテリセルアレイが、前記第２の放電モードで動作するように構成されているときに、前記第１のバッテリ端子を前記通常電圧バスに電気接続し、バッテリセルの前記第１のコラム内の各バッテリセルを、前記第１のバッテリ端子と前記第２のバッテリ端子との間の電気直列接続を形成する構成へと電気接続することであって、前記電気直列接続は、バッテリセルの前記第１のコラムの全てのバッテリセルを含む、電気直列接続を形成する構成へと電気接続すること、及び
    前記バッテリセルアレイが、前記充電モードで動作するように構成されているときに、前記第１のバッテリ端子を高電圧バスに電気接続し、バッテリセルの前記第１のコラム内の各バッテリセルを、前記第１のバッテリ端子と前記第２のバッテリ端子との間の電気直列接続を形成する構成へと電気接続することであって、前記電気直列接続は、バッテリセルの前記第１のコラムの全てのバッテリセルを含む、電気直列接続を形成する構成へと電気接続することを含む、方法。
19. バッテリセルの前記第１のコラム内の各バッテリセルを、前記第１のバッテリ端子と前記第２のバッテリ端子との間の電気直列接続を形成する構成へと電気接続することは、
    前記バッテリセルアレイ内の充電状態のレベルを決定すること、及び
    所定値以下である前記充電状態の前記レベルに応じて、前記第２の放電モードを選択することを含む、請求項１８に記載の方法。
20. 新しい出力電力信号を負荷に送信することを更に含み、
    前記第１のバッテリ端子を高電圧バスに電気接続し、バッテリセルの前記第１のコラム内の各バッテリセルを、前記第１のバッテリ端子と前記第２のバッテリ端子との間の電気直列接続を形成する構成へと電気接続することは、
    前記バッテリセルアレイが充電を必要としているかどうかを判定すること、及び
    前記バッテリセルアレイが充電を必要としているとの判定に応じて、前記充電モードを選択することを含む、請求項１９に記載の方法。
    

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